计算机思维的本质包括如下两个方面:
1. 抽象
计算机思维是指将现实世界的复杂问题抽象为一系列计算机可以处理的简单问题,并通过编程实现自动化解决的能力。在这个过程中,抽象是非常关键的。具体来说,抽象包括四个层次:
- 计算思维层:定义问题的可能解法和数据结构,选择算法和数据结构以及形成程序。比如,用二分查找解决搜索问题。
- 数据层:定义程序所需的数据类型、数据结构以及数据之间的关系,比如树、图等。
- 过程层:定义程序中的过程(函数)以及它们之间的调用关系和流程控制语句,比如循环、选择等。
- 物理实现层:定义程序在计算机上的实现方式,包括指令系统、CPU、存储器等。
2. 逻辑
逻辑是计算机思维的另一个重要方面。逻辑是指程序的正确性和有效性,还包括算法和数据结构的正确性。具体来说,逻辑包括以下几个层次:
- 正确性:程序必须按照设定的规则执行,不会出现错误或异常情况。
- 可靠性:程序必须有容错机制,即使发生错误或异常,也能保持程序的稳定性和可用性。
- 效率:程序必须在最短的时间内完成任务,尽量减少计算复杂度和资源消耗。
- 系统性:程序需要和其它程序、外设及用户交互、互联等方面进行系统化设计。